Zwiększenie efektywności energetycznej osiąga się, zmniejszając zapotrzebowanie na energię i/albo skracając czas jej poboru, przy jednoczesnym utrzymaniu niezmiennej produktywności. Można to uzyskać na dwa sposoby: przez doskonalenie istniejących procesów, by ograniczyć marnotrawstwo energii, lub przez zastąpienie używanego sprzętu energooszczędnymi alternatywami, by zmniejszyć pobór energii użytecznej.
Pierwsze podejście jest zorientowane na zarządzanie zużyciem energii. Jego zaletą staje się to, że można uzyskać oszczędności bez konieczności wprowadzania dużych zmian, które zazwyczaj pociągają za sobą spore nakłady finansowe. Można w nim wyróżnić trzy etapy: monitorowanie zużycia energii, ocenianie uzyskanych wyników i na tej podstawie optymalizację zużycia energii.
Zarządzanie energią
Monitorowanie jest niezbędnym krokiem w ocenie potencjału oszczędności. Obejmuje ono ciągłe śledzenie i analizowanie wzorców zużycia w czasie rzeczywistym. Na tej podstawie można uzyskać informację o tym, gdzie pobrano energię oraz w jakiej ilości. W tym celu korzysta się z rozwiązań sprzętowych, czujników i sprzętu sieciowego do transmisji wyników pomiarów oraz z oprogramowania. Łącznie umożliwiają one zautomatyzowane gromadzenie, przetwarzanie i wizualizowanie danych o zużyciu. Przykładami sensorów są liczniki prądu oraz przepływomierze do pomiaru sprężonego powietrza. Często w nowych maszynach mierniki mediów są już wbudowane, a wyniki pomiarów transmituje się do systemu zarządzania energią bezprzewodowo, przez zintegrowane moduły komunikacyjne.
Zużycie energii śledzi się na różnych poziomach, np. całego zakładu, linii technologicznej albo pojedynczych maszyn. Na etapie organizowania systemu zarządzania energią kluczowe jest określenie niezbędnego poziomu szczegółowości. Przykładowo, w przypadku większych maszyn, aby uzyskać miarodajne informacje o efektywności energetycznej całego urządzenia, konieczny bywa niezależny pomiar zużycia energii przez jego oddzielne podsystemy.
Wskaźniki efektywności
Wyniki pomiarów poddaje się analizie łącznie z danymi procesowymi. To pozwala na skorelowanie informacji o poborze energii z obciążeniem sprzętu i wydajnością produkcji. W kolejnym kroku na tej podstawie szacuje się energochłonność poszczególnych odbiorników. To umożliwia wykrycie tych działających nieefektywnie, a po wdrożeniu konkretnych rozwiązań w zakresie optymalizacji zużycia energii – ocenę ich skuteczności. Pomocne są w tym wskaźniki efektywności energetycznej (EPI, Energy Performance Indicators) wprowadzone w normie ISO 50001, która określa wymogi dla systemów zarządzania energią.
Takim jest m.in. energochłonność (energy intensity). Wskaźnik ten określa ilość energii zużywanej na jednostkę produkcji. Im energochłonność niższa, tym wyższa staje się efektywność energetyczna. Na podstawie tego wskaźnika można zidentyfikować energochłonne procesy, a następnie ocenić, czy sprawdziły się wprowadzone rozwiązania, mające na celu ograniczenie zużycia energii. Inne ważne EPI pozwalają na śledzenie: kosztu energii na jednostkę produkcji, emisji gazów cieplarnianych oraz oszczędności finansowych, uzyskanych dzięki wdrożeniu energooszczędnych technologii i praktyk.
Organizacja systemu zarządzania energią stanowi złożone zadanie. Szybszą alternatywą jest audyt efektywności energetycznej, przeprowadzany zazwyczaj przez firmy zewnętrzne.
Unikaj przewymiarowania
Audyt często ujawnia, że wykorzystywany sprzęt został przewymiarowany w stosunku do potrzeb. Wynika to najczęściej z tego, że na etapie jego doboru przyjęto margines parametrów, który w praktyce okazał się zbyt duży, albo że od czasu jego zainstalowania nastąpiła zmiana warunków pracy. Przewymiarowanie wielu urządzeń sumarycznie może prowadzić do dużych strat energii. Im dokładniej ich parametry zostaną więc dopasowane do rzeczywistego obciążenia, tym większe oszczędności da się uzyskać.
Dobór sprzętu o wydajności odpowiedniej do potrzeb powinno poprzedzić dokładne sprawdzenie wymagań operacyjnych, szczególnie profili obciążenia. W zależności od typu urządzenia można je przeprojektować, zmodernizować lub zmienić ustawienia. Jeżeli nie jest to możliwe, konieczna staje się wymiana na sprzęt lepiej dopasowany do specyfiki realizowanego zadania. Gdy problem przewymiarowania dotyczy większej liczby maszyn, ich hurtowa wymiana zazwyczaj nie jest opłacalna. Alternatywę stanowi stopniowe zastępowanie kolejnych urządzeń zgodnie z przyjętym harmonogramem.
W 2023 r. w Unii Europejskiej udział przemysłu w całkowitym zużyciu energii wyniósł 24,6%, co plasowało go na trzecim miejscu pod tym względem, po transporcie (32,0%) i gospodarstwach domowych (26,3%). Głównymi nośnikami energii wykorzystywanymi w tym sektorze były: energia elektryczna i gaz ziemny, z udziałami odpowiednio 32,6% i 31,3%, co nie zmienia się od lat 90. ubiegłego wieku. Najwięcej energii, podobnie jak w 2022 r., zużyły branże: chemiczna i petrochemiczna (21,5% całkowitego zużycia energii w przemyśle), minerałów niemetalicznych (14,5%) oraz papiernicza i celulozowo-poligraficzna (14,3%). 10% przekroczyło także jej zużycie w przemyśle spożywczym, napojów i tytoniowym (12,9%) oraz w sektorze hutnictwa żelaza i stali (10,6%).
Zastąpienie przewymiarowanego sprzętu zwykle przynosi natychmiastowo mierzalne zmniejszenie zużycia energii. Z drugiej strony, trzeba wziąć pod uwagę również to, że margines parametrów założony na etapie dobierania urządzenia mógł być wówczas rzeczywiście czymś uzasadniony. Dlatego przed podjęciem decyzji o jego wymianie kluczowe staje się zestawienie tej nadmiarowości i wynikających z niej strat energii z oszacowaniem, jak prawdopodobne jest to, że możliwości przewymiarowanego zasobu zostaną jednak ostatecznie w pełni wykorzystane, jakie oszczędności zapewni ewentualna wymiana i czy nie wpłynie ona negatywnie na ciągłość i bezpieczeństwo produkcji.
